Tipe PLC Berbasis Tag SAKLAR MEKANIK

390

11.4. Bahasa Pemrograman PLC

Standar bahasa pemrograman PLC yang disepakati yaitu: x Ladder Diagram LD x Function Block Diagram FBD x Structure Text ST x Instruction List IL x Sequential Function Charts SFC

11.4.1. Ladder Diagram LD

Ladder Logic atau Ladder Diagram adalah bahasa pemrograman PLC yang bersifat grafis. Ambil sebuah contoh Mesin Press Gambar 12- 6. Perangkat-perangkat input sa- klar Start S1, Limit Switch S2, saklar stop S3 dan catu daya untuk perangkat input, dihubung- kan pada modul input PLC, se- dangkan aktuator berupa kontaktor dan catu daya untuk perangkat output dihubungkan pada modul output PLC. Mesin Press akan bekerja jika ada sinyal dari input S1 ditekan dan tutup mesin telah menyentuh limit switch. Sinyal- sinyal input ini diproses oleh PLC melalui instruksi-instruksi program PLC operasi logika. Hasil operasi berupa sinyal output yang akan mengaktifkan mesin press. Mesin akan berhenti bekerja jika S3 ditekan. Gambar 11.7a: menun- jukkan rang-kaian kontrol untuk mesin press. Komponen fisik digambarkan dengan simbol. Gambar 11.9: Gambar Potongan Mesin Press K M S1 S2 391 Gambar 11.10a: PLC Perangkat Antarmuka Kontrol Mesin Press PLC Program LD Modul Input PLC Modul Output PLC S1 S2 I1 I2 Vs Vs Com m on 1 O1 + Catu DC K S3 I3 Gambar 11.10b: Diagram Pengawatan Kontrol Mesin Press K S1 S2 K S3 Kontrol Logika pada Gambar 11.10b akan mempunyai logika kontrol yang sama dengan Ladder Diagram Gambar 11.10c. Terminasi pada modul-modul input dan output ditandai dengan nomor terminal. Misalnya: saklar-saklar dihubungkan pada terminal 1, 2 dan 3 modul input, kontaktor dihubungkan pada terminal-terminal output. Hal ini menggambarkan bahwa prosesor PLC dan programnya berada di antara modul input dan output. I1 K 00 01 Gambar 11.10c : Ladder Diagram untuk Kontrol Mesin Press I2 I3 I1 : Alamat input memori untuk saklar S1 I2 : Alamat input memori untuk saklar S2 I3 : Alamat input memori untuk saklar S3 K : Alamat output untuk Kontaktor. Jika kontaktor aktif, mesin press akan mulai bekerja 00, 01: nomor rang 392 Program PLC tsb diatas dalam Ladder Diagram mempunyai 2 rang, dengan instruksi input di sebelah kiri dan instruksi output di sebelah kanan. Instruksi input pada rang 00 dan 02 terdapat alamat data I1, I2 dan I3, sehingga tegangan input terminal 1,2 dan 3 akan menentukan apakah instruksi diteruskan jika benar atau tidak diteruskan jika salah. Kontaktor merupakan internal memory bit yang difungsikan sebagai internal relay. Dalam PLC, jumlah virtual relay yang di- gunakan akan sesuai dengan jumlah instruksi untuk alamat virtual relay, dan jumlah ini dibatasi oleh ukuran memori PLC.

11.4.2. Diagram Fungsi Function Block Diagram

Program PLC seperti Ladder Diagram dapat digambarkan dalam bentuk aliran daya atau aliran sinyal dalam rang, dengan meng- gunakan blok-blok diagram fungsi logik Gerbang Logik. Pada dasarnya terdapat 3 macam blok fungsi logik, yaitu AND, OR dan NOT INVERSE. Sedangkan fungsi logik lainnya dapat dibangun dengan meng-kombinasikan ketiga fungsi logika dasar tsb. Tabel 12-4: menunjukkan standar simbol blok fungsi logik dasar dan karakteristik masing-masing fungsi, yang ditunjukkan melalui tabel kebenaran serta ekspresi Aljabar Boolean Operasi Dasar dan Gerbang Logik sertaTabel Kebenaran Logik 1 dapat diartikan sebagai: aktifnya komponen, adanya te- gangan atau sinyal pada suatu terminal, aktifnya saklar, ber- putarnya motor, dsb. Sedangkan Logik 0 dapat diartikan hal yang sebaliknya Saklar tidak aktif, tidak ada tegangan, motor tidak berputar, dan seterusnya. 393 Tabel 11.3: Im plem entasi Gerbang Logik, Diagram Ladder dan Waktu Gerbang Logik Im plem entasi dalam Rangkaian Diagram Ladder Diagram Waktu AND Rangkaian seri OR Rangkaian Paralel NOT Rangkaian Inverter Tabel 11.2a: Dasar Dasar Gerbang Logika Tabel 12-.2b: Tabel Kebenaran AND OR NOT AND OR NOT Sim bol Standar DIN 40900-12 Sim bol Standar Am erika A B X • A B X A 1 X A B X A X A B X A B X 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 A B X 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 A X 0 1 1 0 X = A . B = A B X = A + B = A v B X = Ą X = A . B = A B X = A + B = A v B X = Ą X = A . B = A B X = A + B = A v B X = Ą Implementasi Gerbang Logik, Diagram Ladder dan Diagram Waktu A B X A B X A B X t t t A X A t X t A B X t t t 394 Tabel 11.4: Rangkaian Relay Konfigurasi Logik Logika AND Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik Logika OR Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik Logika NOT Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik Logika ANDOR Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik Logika ORAND Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik R LS1 LS2 PL A B X A B X X = A .B R LS1 LS2 PL A B X • A B X X = A + B PL R CR A X A X X = Ą R LS1 LS2 PL LS3 LS4 A B X C D A B C D X • X = A.B + C.D R LS1 LS2 PL LS3 LS4 A B X C D A B C D X • • X = A+B C+D 395 Tabel 11.4: Rangkaian Relay Konfigurasi Logik Logika Umpan-balik Rangkaian Relay Ladder Diagram Gerbang Logik Tabel 11.5: Simbol Notasi Teks untuk Pemrograman PLC Fungsi Logik Struktur Teks DIN EN 61131-3 Struktur Teks STEP 5 and 7 LD I 2.0 AND I 2.1 ST Q 6.0 U E 2.0 U E 2.1 = A 6.0 LD I 2.0 OR I 2.1 ST Q 6.1 O E 2.0 O E 2.1 = A 6.1 LDN I 2.0 ST Q 6.2 UN E 2.0 = A 6.2

11.4.3. Teks atau Daftar Instruksi

Penulisan program PLC juga dapat dilakukan dengan daftar teks atau notasi. Berikut ini adalah contoh program PLC yang ditulis sesuai dengan Standar DIN EN 61131-3, dan standar Program STEP 5 atau STEP 7, untuk operasi dasar logik. E 2.0 A 6.0 E 2.1 • E 2.0 E 2.1 A 6.1 AND OR E 2.0 A 6.2 NOT PL R PL Stop B Start A A B X X A B X • 396 Tabel 11.5: Simbol Notasi Teks untuk Pemrograman PLC Fungsi Logik Struktur Teks DIN EN 61131-3 Struktur Teks STEP 5 and 7 LD 2.0 LD 2.1 OR LD 2.3 LD 2.4 ST Q 6.3 U E 2.0 U E 2.1 O U E 2.3 U E 2.4 = A 6.3 OR 2.0 OR 2.3 OR 2.1 OR 2.4 LD ST 6.4 U O E 2.3 O E 2.0 O E 2.4 O E 2.1 = A 6.4 U LD 2.1 OR 2.0 OR 6.5 ST 6.5 U E 2.1 O E 2.0 O A 6.5 = A 6.5 E 2.0 A 6.3 • ANDOR E 2.1 E 2.3 E 2.4 E 2.0 E 2.1 E 2.3 E 2.4 A 6.4 • • OR AND E 2.0 E 2.1 A 6.5 •

11.5. Kelistrikan dan Keamanan PLC

Sangatlah penting untuk memperhatikan masalah kesehatan dan keselamatan terhadap penggunaan sumber energi listrik yang digunakan setiap hari, misalnya catu daya listrik, khususnya yang berkaitan dengan keamanan pemakai dan alat yang dipakai. Hal terpenting ialah kita harus mengetahui sifat sumber energi itu sendiri dan mengetahui bagaimana cara aman bekerja atau meng- gunakan energi tersebut, agar kecelakaan atas penggunaan energi listrik dapat dihindari. Dilihat dari pengaruh listrik terhadap pengguna listrik, terdapat be- berapa komponen penting yang berkaitan dengan keamanan penggunaan kelistrikan: 397 Jika arus listrik melewati tubuh, resistansi dalam jaringan otot akan mengubah sebagian besar energi dalam otot menjadi panas. Kejutan listrik DC dapat mengakibatkan kerja otot tidak terkendali. Jika sumber arus berupa arus AC, maka akan mengakibatkan fibrilasi debar jantung berlebih. Jika arus yang mengalir ke tubuh cukup tinggi lebih besar dari 50 mA, maka bisa mengakibatkan kema- tian. Sum ber Energi RL Ground Pipa Air yang digroundkan Arus Kejut

11.5.2. Sifat Dasar dari Kejutan Listrik

Kejutan listrik terjadi jika sebagian dari tubuh menjadi pembawa arus dari rangkaian listrik Gambar 11.8: Kejutan Listrik. Besarnya arus yang mengalir dalam kondisi kejut tergantung dari resistansi tubuh terhadap sumber listrik. Hasil penelitian menunjukkan, besarnya resistansi kontak antara bagian tubuh dengan titik kontak rangkaian listrik adalah seperti ditunjukkan pada Tabel : Resistansi Kontak Bagian Tubuh. - Kejutan Listrik electrical Shock - Sifat Alami dari Kejutan Listrik - Safe Electrical Practices - Respon to Shock victim 398 Resistansi Kontak Bagian Tubuh yang kontak Sumber Listrik Kering : Basah : x Tangan atau kaki yang terisolasi dengan karet 20 M umum x Kaki bersepatu kulit 100 k – 500 k 5 k – 20 k x Jari kontak dengan kabel listrik 40 k – 1 M 4 k – 15 k x Kabel yang tergenggam tangan 15 k – 50 k 3 k – 5 k x Tang logam di tangan 5 k – 10 k 1 k – 3 k x Telapak tangan 3 k – 8 k 1 k – 2 k x Pipa 1,5 inc dalam genggaman 1 k – 3 k 1 k – 2 k x Tangan tercelup cairan konduktif 200 – 500 x Kaki tercelup cairan konduktif 100 - 300 Tabel 11.6: Resistansi Kontak Bagian Tubuh

11.5.3. Keamanan Listrik dalam Praktik

Sistem yang dikontrol oleh PLC mempunyai berbagai macam sumber daya: x Sumber tegangan, x Pemampatan pegas compressed spring, x Cairan bertekanan tinggi, x Energi potensial dari berat, x Energi kimia yang mudah terbakar dan substansi reaktif, x Energi nuklir aktifitas radio. PLC biasanya bekerja dengan catu daya AC 110V atau 220 V, sedangkan modul-modul output mungkin mempunyai tegangan sumber 5 V – 440 V, serta mempunyai valve sebagai saklar bagi sistem bertekenan udara atau bertekanan cairan sangat tinggi. 399 PERHATIAN Jangan menyentuh korban yang sedang terkena aliran listrik. Matikan sumber listrik secepat mungkin, baru berikan pertolongan darurat kepada korban.

11.5.4. Prosedur Keamanan Industri

Sedangkan Keamanan di Industri terutama menggunakan lock-out tag-out tandatulisan ”sedang diperbaiki” , lalu ukur tegangan dengan prosedur sbb: 1. Periksa dan pastikan bahwa meter masih bekerja dengan cara mengukur sumber tegangan yang diketahui. 2. Gunakan meter untuk menguji rangkaian 3. Sekali lagi pastikan bahwa meter masih bekerja dengan cara mengukur sumber tegangan yang diketahui. Jika seseorang kontakmenyentuh konduktor listrik suatu rangkaian dan tidak dapat melepaskan diri dari rangkaian tsb, maka langkah pertama yang harus dilakukan adalah melepaskanmemutus sumber daya dari rangkaian secepat mungkin. Lalu panggil tim medisambulance untuk menindaklanjuti penanganan kesehatan korban.

11.5.5. Respon pada Korban Kejutan Listrik

Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 400

11.6.1. Saklar-saklar Industri

Saklar manual yang dipasang pada input PLC berfungsi sebagai pe- nyambung ON atau pemutus arus Off, dimana cara mengope- rasikannya ialah dengan memindahkan tuas saklar secara mekanis. Ukuran, bentuk dan cara pemasangannya sangat bervariasi. Saklar yang digunakan sebagai komponen input PLC biasanya berjenis: Toggle, Push Button, Selektor, dan Push wheel . Saklar Toggle

1. SAKLAR MANUAL

Gambar 11.12a: Saklar Toggle Gambar 11.12b: Gambar Potongan Saklar Toggle

11.2. Modul-modul InputOutput IO

Modul input yang dipasangkan pada PLC berfungsi sebagai antar- muka interface, yaitu bagian yang menjembatani antara besaran fisik yang diukur panas, tekanan, kuat cahaya, suara, dan sebagainya dengan prosesor PLC. Modul output yang dipasangkan pada PLC berfungsi sebagai antarmuka antara prosesor PLC dengan aktuator output mesin, lampu, motor, dann sebagainya. Pengetahuan tentang prinsip kerja dan cara pengawatan wiring komponen-komponen tersebut pada PLC sangat diperlukan, agar ti- dak melakukan kesalahan pada saat mengoperasikan dan melakukan pelacakan kerusakan atau kegagalan sistem yang menggunakan komponen-komponen tersebut. Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 401 Contoh 11-1: Konfigurasi saklar manakah yang harus dipilih untuk mengontrol sebuah motor startor yang memerlukan catu daya 220 VAC dan dua buah lampu indikator 28 VDC. Lampu merah akan menyala jika motor tidak mendapatkan catu daya dan sebaliknya, lampu hijau akan menyala jika motor mendapat catu daya. Solusi Karena dalam waktu yang bersamaan harus ada satu lampu yang me- nyala, maka dilipih saklar Double Pole Double Throw DPDT, seperti pada Gambar 11.14. Beberapa konfigurasi saklar Toggle Satu Kutub Satu Arah SPST Gambar 11.13: Konfigurasi Kontak Dua Kutub Satu Arah DPST Tiga Kutub Satu Arah TPST Satu Kutub Dua Arah SPDT Tiga Kutub Dua Arah TPDT Dua Kutub Dua Arah DPDT Dua Kutub Dua Arah DPDT dg Posisi Netral OFF OFF OFF OFF OFF Tiga Kutub Dua Arah TPDT dg Posisi Netral OFF Satu Kutub Dua Arah SPDT dg Posisi Netral Pole adalah konduktor internal dalam saklar yang dioperasikan de- ngan cara meng-gerakkannya secara mekanis. Saklar yang digunakan pada PLC kebanyakan mempunyai satu hingga dua pole Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 402 Pada umumnya saklar push button adalah tipe saklar NO Normally Open yang hanya kontak sesaat saja ketika pertama kali ditekan. Sedangkan untuk mengembalikan ke kondisi NO lagi, maka perlu ditekan sekali lagi. Terdapat 4 konfigurasi saklar push button: tanpa-pengunci no guard, pengunci –penuh full guard, extended guard, dan mushroom button. Saklar Push Button PB Gambar 11.15 : Saklar-saklar Push Button R G G ~ Gambar 11.14: Rangkaian Kontrol Lampu dan Motor Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 403 Saklar jenis ini pada umumnya tersedia dua, tiga atau empat pilihan posisi, dengan berbagai tipe knop, seperti ditunjukkan pada Gambar 12-16 : Saklar Pemilih Selector Switch Saklar mekanik akan ON atau OFF secara otomatis oleh sebuah pro- ses perubahan parameter, misalnya posisi, tekanan, atau temperatur. Saklar akan On atau Off jika set titik proses yang ditentukan telah tercapai. Terdapat beberapa tipe saklar mekanik, antara lain: Limit Switch, Flow Switch, Level Switch, Pressure Switch dan Temperatur Switch Saklar Pemilih Selector Switch, disngkat SS

2. SAKLAR MEKANIK

Limit Switch LS Gambar 11-16: Saklar Pemilih Selector Switch Limit switch termasuk saklar yang banyak digunakan di industri. Pada dasarnya limit switch bekerja ber- dasarkan sirip saklar yang memutar tuas karena mendapat tekanan plunger atau tripping sirip wobbler. Konfigurasi yang ada dipasaran adalah: a.Sirip roller yang bisa di- atur, b plunger, c Sirip roller stan- dar, d sirip wobbler, e sirip rod yang bisa diatur. Gambar 11-17: Limit Switch Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 404 Gambar 11.18 : Flow Switch dalam Aliran zat Cair melalui Pipa Saklar ini digunakan untuk mendeteksi perubahan aliran cairan atau gas di dalam pipa, tersedia untuk berbagai viskositas. Skema dan simbol dapat dilihat pada Gambar 12- 18. . Flow Switch FL Level Switch atau Float Switch FS Saklar level atau float switch, merupakan saklar diskret yang di- gunakan untuk mengontrol level permukaan cairan di dalam tangki. Posisi level cairan dalam tangki digunakan untuk mentrigger per- ubahan kontak saklar. Kontak akan tersambung dan terputus dengan cepat membentuk histerisis. Gambar 11.19a c: Level Switch atau Float Switch FS dengan kon-figurasi tangki terbuka terhadap tekanan udara; b FS dengan konfigurasi tertutup; d simbol rangkaian saklar NO dan NC a b c d NO NC James A. Rehg, 2007 James A. Rehg, 2007 Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 405 Histerisis merupakan pemisah antara titik aktivasi dengan titik deaktivasi saklar. Histerisis digunakan untuk mempertahankan saklar agar tetap pada kondisi ON ketika terjadi kejutan, goncangan, atau perubahan level permukaan cairan, hingga saklar mencapai titik deaktivasinya. FS tersedia dua konfigurasi, yaitu open tank Gambar 11.19 a dan c dan closed tank Gambar 11.19 b. Open tank digunakan untuk tanki terbuka sehingga terbuka juga terhadap tekanan atmosfir. Sedangkan closed tank digunakan untuk tanki tertutup dan bertekanan. Secara fisik saklar ini terdiri dari dua komponen, yaitu bagian yang bergerak bergeser digerakkan oleh tekanan dan bagian kontak. Bagian yang bergerak dapat berupa diafragma atau piston. Kontak elektrik biasanya terhubung pada bagian yang bergerak, sehingga jika terjadi pergeseran akan menyebabkan perubahan kondisi On ke Off atau sebaliknya. Pressure switch merupakan saklar dis- krete yang kerjanya tergantung dari tekanan pada perangkat saklar. Tekan- an tersebut berasal dari air, udara atau cairan lainnya, misalnya oli. Terdapat dua macam Pressure Switch: absolut trigger terjadi pada tekanan tertentu dan konfigurasi diferensial trigger terjadi karena perbedaan tekanan. Saklar Tekanan Pressure Switch Saklar Temperatur Temperatue Switches Gambar 11.20: Saklar Tekanan Saklar diskret temperatur biasanya di- sebut Thermostat, bekerja berdasar- kan perubahan temperatur. Perubahan kontak elektrik ditrigger dipicu oleh pemuaian cairan yang ada pada cham- ber yang ter-tutup sealed chmber Chamber ini terdiri dari tabung kapiler dan silinder yang ter-buat dari stainless steel. Gambar 11.21: aklar Temperatur. James A. Rehg, 2007 James A. Rehg, 2007 Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 406 Dalam sebuah sistem otomasi di industri, sensor merupakan alat pengindra seperti mata telinga, hidung,dll. Perangkat-perangkat peng- indra dapat dikategorikan menjadi dua: Perangkat Kontak : Secara fisik menyentuh parameter yang diukur, dan Perangkat non-kontak : Secara fisik tidak menyentuh parameter yang diukur. Proximity Sensor Induktif. Sensor ini bekerja mengikuti prinsip kerja induktor dan mendeteksi ada atau tidaknya logam, jika logam-logam tesebut berada pada pengaruh medan magnetik yang ditimbulkan oleh koil yang ada pada sensor. Saat bekerja, sensor hanya memerlukan sedikit bahan yang dapat mengalirkan arus. Koil Osilator detektor Target Medan Magnetik Gam bar 11.23a: Blok Diagram Proxim ity Sensor Induktif Gam bar 11.23b : Pergeseran Target pengaruhnya terhadap Medan Magnetik Osilator detektor Target Medan Frekuensi Tinggi Merupakan Sensor non-kontak, biasa digunakan untuk otomasi proses produksi dalam sistem manufaktur. Terdapat dua macam Proximity Sensor: a Proximity Sensor Induktif b Proximity Sensor kapasitif

1. Proximity Sensor:

11.6.2. Sensor-sensor Industri

Gambar 11.22: Proximity Sensor Induktif Cairan di dalam chamber mem-punyai koefisiensi tem-peratur yang tinggi, sehingga jika silinder memanas, cairan akan memuai, dan me- nimbulkan tekanan pada seluruh lapisan penutup chamber. Tekanan ini menyebabkan kontak berubah status. Pemeliharaan Sistem Berbasis PLC 407 Proximity Sensor Kapasitif Sensor ini bekerja mengikuti prin- sip kerja kapasitansi dan mende- teksi ada atau tidak adanya ba- gian dari obyek jika logam-logam tersebut berada pada pengaruh medan magnetik yang ditimbul- kan oleh lempeng-lempeng kapa- sitor yang ada pada sensor. Gambar 11.25 : Blok Diagram Proximity Sensor Kapasitif Osilator detektor Target Medan Elektrik Plat Kapasitor Nilai kapasitif sensor ditentukan oleh ukuran plat-plat pembatas, jarak antar plat dan nilai dielektrik antar plat. Proxim ity Sensor Induktif Ban berjalan Gambar 11.24: Contoh Aplikasi Proximity Sensor Induktif Aplikasi Proximity Sensor Induktif dapat dijumpai pada alat pende- teksi logam untuk benda di dalam tas atau di dalam kemasan tertutup lainnya dus, kontainer, paket, dsb; pendeteksi tutup botol yang ter- buat dari logam pada pabrik mi- numan kemasan botol Mengingat sifat kapasitor ini, maka sensor kapasitif dapat digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya benda, baik benda diam maupun ber- gerak, baik logam maupun non-lo- gam yang mempunyai dielektrik lebih besar dari 1,2. Pada Gambar 11.25: Blok Diagram Proximity Sensor Kapasitif, target berfungsi sebagai plat ke-2. Gambar 11.26: Contoh Aplikasi Proximity Sensor Kapasitif Jika target bergerak memasuki me-dan frekuensi tinggi, arus Eddy ma- suk ke bahan target, dan terjadi transfer energi pada target yang mengakibatkan amplitudo osilator dropturun. Turunnya amplitudo o- silator akan dideteksi oleh detektor, sehingga menghasilkan output.